CN116106247B - 一种紫外可见分光光度计的校准方法 - Google Patents

一种紫外可见分光光度计的校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种紫外可见分光光度计的校准方法，涉及分光光度计的校准领域，将已知吸光度的被测样品一放入测量模块的样品区，计算待校正的两个滤光片的透射比；将被测样品二放入测量模块的样品区，输入获得的两个滤光片的透射比，将透射比换算成吸光度，利用减法模块计算吸光度的平均值与被测样品二的吸光度的标准偏差；选取m个的被测样品，根据标准数据序列V，将紫外数据序列
Figure ZY_1
和可见数据序列
Figure ZY_2
分别转换为紫外系数矩阵
Figure ZY_3
和可见系数矩阵
Figure ZY_4
；计算间距与紫外系数矩阵
Figure ZY_5
和可见系数矩阵
Figure ZY_6
的换算关系，根据间距调整两个滤光片之间的间距。

Description

一种紫外可见分光光度计的校准方法
技术领域
本发明涉及分光光度计的校准技术领域，具体涉及一种紫外可见分光光度计的校准方法。
背景技术
紫外可见分光光度计是一类很重要的分析仪器,无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域,还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理行业,紫外可见分光光度计都获得了日益广泛的应用。
紫外分光光度计是基于紫外可见分光光度法原理，利用物质分子对紫外可见光谱区的辐射吸收来进行分析的一种分析仪器。主要由光源、单色器、吸收池、检测器和信号处理器等部件组成。光源的功能是提供足够强度的、稳定的连续光谱。紫外光区通常用氢灯或氘灯，见光区通常用钨灯或卤钨灯。单色器的功能是将光源发出的复合光分解并从中分出所需波长的单色光。色散元件有棱镜和光栅两种。可见光区的测量用玻璃吸收池，紫外光区的测量须用石英吸收池。检测器的功能是通过光电转换元件检测透过光的强度，将光信号转变成电信号。
紫外可见分光光度计主要有以下评价指标:波长准确度、波长重复性、光度准确度、光度重复性、杂散光、光谱带宽、基线平直度、稳定性、光度噪声、线性、线性动态范围。其中波长准确度、波长重复性、光度准确度、光度重复性、杂散光是较重要的技术指标,是衡量仪器质量好坏的主要依据。
现有的紫外可见分光光度计中，由于待测溶液浓度过高或过低对测试结果准确性的影响较大，被测溶液浓度太高或太低都能产生比耳定律的偏离,测量结果的可信性就越差。同时，滤光片很容易受潮，而且受潮后性能降低，项目分析的灵敏度会大幅度降低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种紫外可见分光光度计的校准方法，包括如下步骤：
S1、光源模块发射复合光谱，复合光谱一路入射到待校正滤光片，另一路进入标准滤光片，分别对待校正滤光片和标准滤光片透射的光线进行聚焦，照射样品区内的被测样品；
S2、将已知吸光度的被测样品一放入样品区，计算待校正滤光片与标准滤光片的透射比；
S3、将被测样品二放入样品区，输入步骤S2获得的待校正滤光片与标准滤光片的透射比，得到被测样品二的吸光度；通过多次测量计算被测样品二的吸光度的标准偏差；
S4、选取m个的被测样品，将紫外滤光部透过的光测得的标准偏差记为紫外数据序列
Figure SMS_1
；将可见滤光部透过的光测得的标准偏差记为可见数据序列/>
Figure SMS_2
；将m个的被测样品的吸光度记为标准数据序列V；将紫外数据序列/>
Figure SMS_3
和可见数据序列/>
Figure SMS_4
分别转换为紫外系数矩阵/>
Figure SMS_5
和可见系数矩阵/>
Figure SMS_6
；
S5、计算待校正滤光片与标准滤光片之间的间距D，根据间距调整待校正滤光片，使所述待校正滤光片与标准滤光片间距为零；
间距D与紫外系数矩阵
Figure SMS_7
和可见系数矩阵/>
Figure SMS_8
具有如下换算关系：
Figure SMS_9
；
其中，
Figure SMS_10
分别是待校正滤光片与标准滤光片距离光源模块的距离，/>
Figure SMS_11
为转换系数，/>
Figure SMS_12
分别为经过待校正滤光片与标准滤光片后的波长。
进一步地，步骤S2中，按下式计算待校正滤光片与标准滤光片的透射比：
Figure SMS_13
；
式中：A为被测样品的吸光度；
Figure SMS_14
、/>
Figure SMS_15
分别为待校正滤光片与标准滤光片的透射度，/>
Figure SMS_16
//>
Figure SMS_17
为待校正滤光片与标准滤光片的透射比。
进一步地，步骤S3中，通过多次测量计算被测样品二的吸光度的标准偏差S：
Figure SMS_18
；
式中，
Figure SMS_19
为第i次测量时被测样品二的吸光度的数值；/>
Figure SMS_20
为n次测量的被测样品二的吸光度的平均值。
进一步地，步骤S4中，根据标准数据序列V，将紫外数据序列
Figure SMS_21
和可见数据序列/>
Figure SMS_22
分别转换为紫外系数矩阵/>
Figure SMS_23
和可见系数矩阵/>
Figure SMS_24
：
Figure SMS_25
；
Figure SMS_26
。
进一步地，通过光电模块将样品区发出的光信号转换为电信号，通过电流放大模块对电信号进行放大，通过线性校正模块对电信号进行线性校正。
进一步地，所述复合光谱的波长涵盖紫外可见光区。
相比于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：
选取m个的被测样品，将紫外光测得的标准偏差记为紫外数据序列
Figure SMS_27
；将可见光测得的标准偏差记为可见数据序列/>
Figure SMS_30
；将m个的被测样品的吸光度记为标准数据序列V；根据标准数据序列V，将紫外数据序列/>
Figure SMS_32
和可见数据序列/>
Figure SMS_29
分别转换为紫外系数矩阵/>
Figure SMS_31
和可见系数矩阵/>
Figure SMS_33
；计算间距与紫外系数矩阵/>
Figure SMS_34
和可见系数矩阵/>
Figure SMS_28
的换算关系，根据间距调整两个滤光片之间的间距。提高了测量结果的可信性和分析的灵敏度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的紫外可见分光光度计的校准系统结构示意图；
图2为本发明的滤波模块的结构示意图；
图3为本发明的紫外可见分光光度计的校准方法流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。
如图1所示，为本发明的紫外可见分光光度计的校准系统结构示意图。校准系统包括：光源模块，滤波模块，聚焦透镜模块，测量模块，光电管，电流放大模块，线性校正模块，减法模块和控制模块。
光源模块用于提供复合光谱，通过真彩触摸屏控制光源模块发出脉冲光，光谱波长涵盖紫外可见光区，波长范围为200nm-760nm。
滤波模块设置在光源模块后，如图2所示，包括：待校正滤光片，标准滤光片，分光镜和反射镜。光源模块射出的复合光谱经过分光镜分为两路，一路入射到待校正滤光片，另一路被反射镜反射进入标准滤光片。待校正滤光片为可旋转滤光片，其包括紫外滤光部和可见滤光部。
聚焦透镜模块位于滤波模块后，聚焦透镜模块内包括两个聚焦透镜，分别用于对待校正滤光片和标准滤光片透射的光线进行聚焦。
测量模块中设置有被测样品，使聚焦透镜模块发出的光聚焦到被测样品，产生测量结果。从光源模块发出的测量光束通过聚焦透镜模块聚焦在被测样品中，从而使被测样品处于远比环境光照强得多的光照之下，这样就可以将环境光的干扰忽略不计。
光电管位于测量模块后，作为光接收器件，将接到的光信号转换为电信号，通过电流放大模块对电信号进行放大。
线性校正模块设置在电流放大模块后，用于对电信号进行校正。
减法模块设置在线性校正模块后，计算吸光度的平均值与被测样品的吸光度的标准偏差。
控制模块用于计算两个滤光片之间的间距D，控制模块具有用于根据间距驱动待校正滤光片位移的电机；控制模块根据间距D，驱动电机调节待校正滤光片的位移量。
如图3所示，为本发明的紫外可见分光光度计的校准方法的流程图。校准方法包括如下步骤：
S1、光源模块发射复合光谱，复合光谱经过分光镜一路入射到待校正滤光片，另一路被反射镜反射进入标准滤光片，聚焦透镜模块内的两个聚焦透镜分别对待校正滤光片和标准滤光片透射的光线进行聚焦，照射测量模块的样品区内的被测样品。
S2、将已知吸光度的被测样品一放入测量模块的样品区，计算待校正滤光片与标准滤光片的透射比。
Figure SMS_35
（1）；
式中：A为被测样品的吸光度；
Figure SMS_36
、/>
Figure SMS_37
分别为待校正滤光片与标准滤光片的透射度，/>
Figure SMS_38
//>
Figure SMS_39
为待校正滤光片与标准滤光片的透射比。
S3、将被测样品二放入测量模块的样品区，输入步骤S1获得的待校正滤光片与标准滤光片的透射比，根据式（1）换算成被测样品二的吸光度，连续测n个吸光度，取n个吸光度的平均值，利用减法模块计算吸光度的平均值与被测样品二的吸光度的标准偏差S，则：
Figure SMS_40
；
式中，S为标准偏差；
Figure SMS_41
为第i次测量时被测样品二的吸光度的数值；/>
Figure SMS_42
为n次测量的被测样品二的吸光度的平均值。
S4、选取m个的被测样品，将紫外滤光部透过的光测得的标准偏差记为紫外数据序列
Figure SMS_43
；将可见滤光部透过的光测得的标准偏差记为可见数据序列/>
Figure SMS_44
；将m个的被测样品的吸光度记为标准数据序列V。
根据标准数据序列V，通过下式将紫外数据序列
Figure SMS_45
和可见数据序列/>
Figure SMS_46
分别转换为紫外系数矩阵/>
Figure SMS_47
和可见系数矩阵/>
Figure SMS_48
。
Figure SMS_49
；
Figure SMS_50
。
S5、计算待校正滤光片与标准滤光片之间的间距D，根据间距D调整待校正滤光片，使其与标准滤光片间距为零。
间距D与紫外系数矩阵
Figure SMS_51
和可见系数矩阵/>
Figure SMS_52
具有如下换算关系：
Figure SMS_53
；
其中，
Figure SMS_54
分别是待校正滤光片与标准滤光片距离光源模块的距离，/>
Figure SMS_55
为转换系数，/>
Figure SMS_56
分别为经过待校正滤光片与标准滤光片后的波长。
标准滤光片距离光源模块的距离是参考标准值，由于待校正滤光片使用时间的逐渐增加，其光源模块的距离会发生变化，因此间距D体现了待校正滤光片位移变化情况。
控制模块的电机根据间距D调整待校正滤光片，使其与标准滤光片间距为零。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种紫外可见分光光度计的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、光源模块发射复合光谱，复合光谱一路入射到待校正滤光片，另一路进入标准滤光片，分别对待校正滤光片和标准滤光片透射的光线进行聚焦，照射样品区内的被测样品；
S2、将已知吸光度的被测样品一放入样品区，计算待校正滤光片与标准滤光片的透射比；
S3、将被测样品二放入样品区，输入步骤S2获得的待校正滤光片与标准滤光片的透射比，得到被测样品二的吸光度；通过多次测量计算被测样品二的吸光度的标准偏差；
S4、选取m个的被测样品，将紫外滤光部透过的光测得的标准偏差记为紫外数据序列RS ；将可见滤光部透过的光测得的标准偏差记为可见数据序列RT ；将m个的被测样品的吸光度记为标准数据序列V；根据标准数据序列V，将紫外数据序列RS和可见数据序列RT分别转换为紫外系数矩阵CS和可见系数矩阵 CT：
CS＝RS×VT；
CT ＝RT×VT；
S5、计算待校正滤光片与标准滤光片之间的间距D，根据间距D调整待校正滤光片，使所述待校正滤光片与标准滤光片间距为零；
间距D与紫外系数矩阵 CS和可见系数矩阵 CT具有如下换算关系：
Figure QLYQS_1
；
其中，d1、d2分别是待校正滤光片与标准滤光片距离光源模块的距离，
Figure QLYQS_2
为转换系数，
Figure QLYQS_3
分别为经过待校正滤光片与标准滤光片后的波长。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤S2中，按下式计算待校正滤光片与标准滤光片的透射比：
A = -lg（T1/T2）；
式中：A为被测样品的吸光度；T1、T2分别为待校正滤光片与标准滤光片的透射度，T1/T2为待校正滤光片与标准滤光片的透射比。
3.根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于，步骤S3中，通过多次测量计算被测样品二的吸光度的标准偏差S：
Figure QLYQS_4
；
式中，Ai为第i次测量时被测样品二的吸光度的数值；Aa为n次测量的被测样品二的吸光度的平均值。
4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，通过光电模块将样品区发出的光信号转换为电信号，通过电流放大模块对电信号进行放大，通过线性校正模块对电信号进行线性校正。
5.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述复合光谱的波长涵盖紫外可见光区。
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